石墨材料熱導(dǎo)率機理及測定方法
石墨資料熱導(dǎo)率機理及測定辦法
熱導(dǎo)率為石墨資料試樣在單位溫度梯度下，單位面積在單位時刻內(nèi)傳遞的熱量現(xiàn)代熱傳導(dǎo)理論指出，固體資料的熱傳導(dǎo)是靠晶格的熱振動和自由電子的活動，關(guān)于大都金屬而言，自由電子活動的導(dǎo)熱是首要的。
關(guān)于許多非金屬資料來說，導(dǎo)熱組織首要是晶格的熱振動，石墨資料歸于這一類。在多種非金屬資猜中，石墨資料具有較高的熱導(dǎo)率，可與黃銅比美石墨電極熱導(dǎo)率也是呈各向異性的。以揉捏成型的電極為例，平行于揉捏方向的熱導(dǎo)率比垂直于揉捏方向的熱導(dǎo)率大約高出30％~50％。石墨化使各類石墨質(zhì)資料的熱導(dǎo)率太幅度增加，可為炭質(zhì)資料的20~40倍。
石墨資料的熱導(dǎo)率由于運用原料和石墨化程度的不同而差別很大。熱導(dǎo)率隨溫度的升高而減小，大致與絕對溫度的倒數(shù)（T）成正比。測定石墨資料熱導(dǎo)率有多種辦法，如穩(wěn)態(tài)暖流法、激光脈沖法。中國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB8722-88）對100~800℃間測定石墨電極的中溫?zé)釋?dǎo)率選用直接通電縱向穩(wěn)態(tài)暖流法。測定原理為圓柱形試樣通過直流電時，發(fā)生的熱量首要沿試樣縱軸向兩端傳導(dǎo)，到達(dá)熱穩(wěn)定狀態(tài)后，試樣上是一維縱向暖流，對試樣和旁邊面環(huán)境熱交換給予修正，熱導(dǎo)率計算公式如下:
式中入熱導(dǎo)率，單位為W/（m·K）；
15—試樣作業(yè)區(qū)間平均長度，單位為mm；
T—通入試樣的電流，單位為A；
V-—試樣作業(yè)區(qū)間平均電壓降，單位為mV；
d—試樣直徑，單位為mm；
AT—試樣作業(yè)區(qū)間中點到兩端點的平均溫度差，單位為℃；
e—反映試樣旁邊面熱交換巨細(xì)的系數(shù)；
N—標(biāo)志試樣和旁邊面環(huán)境溫度差的函數(shù)。
另一種測定熱導(dǎo)率的辦法為激光脈沖法，激光脈沖法是用脈沖激光為熱源，將其射向一定溫度下處于熱絕緣的薄片試樣的一面，使受照面瞬時升溫，熱量自受熱面向另一面?zhèn)鬟f，由熱電偶或紅外線接收器接收試樣反面溫度的變化，用高速感光紙（或示波器）記錄激光脈沖宣布時至試樣反面到達(dá)最高溫度時的時刻-溫度動態(tài)曲線，由時刻-溫度動態(tài)曲線計算出試樣在該溫度下的熱擴散率，再由測得的熱擴散率和該試樣的比熱計算出熱導(dǎo)率。各類石墨電極的熱導(dǎo)率。
